Từ khóa:Organoid, nuôi cấy 3D, nuôi cấy hình cầu 3D, nuôi cấy tế bào 3D, tế bào gan nguyên phát, tế bào gan nguyên phát ở người, tế bào gan khỉ nguyên phát, tế bào gan nguyên phát của chó, tế bào gan nguyên phát của chuột, tế bào gan nguyên phát của chuột, tấm nuôi cấy gắn kết cực thấp

Sản phẩm IPHASE

Giới thiệu

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ nuôi cấy tế bào Organoid và 3D đang làm thay đổi nghiên cứu tiền lâm sàng. Khi các công ty dược phẩm tìm kiếm khả năng dự đoán tốt hơn trongmod ống nghiệmNgoài ra, nuôi cấy tế bào hai chiều (2D) truyền thống đang ngày càng được thay thế bằng các hệ thống nuôi cấy 3D có liên quan đến sinh lý.

Một cột mốc quan trọng đến vào tháng 4 năm 2025 khi FDA Hoa Kỳ công bố kế hoạch giảm các yêu cầu thử nghiệm trên động vật để đánh giá độ an toàn của kháng thể đơn dòng trong khi mã hóathúc giục áp dụng các Phương pháp tiếp cận mới (NAM), bao gồm các chất hữu cơ và các mô hình dựa trên tế bào người tiên tiến. Sự thay đổi chính sách này nhấn mạnh tầm quan trọng ngày càng tăng của các hệ thống in vitro liên quan đến con người đối với việc phát triển thuốc.

Trong số các công nghệ này, Nuôi cấy hình cầu 3D tế bào gan nguyên phát đã trở thành một trong những mô hình gan thực tế và được áp dụng rộng rãi nhất. Bằng cách cho phép các tế bào gan sơ cấp tự lắp ráp thành các nhân vật siêu nhân ba chiều, các nhà nghiên cứu có thể bảo tồn các chức năng cụ thể của gan trong thời gian dài đồng thời đạt được nhiều dữ liệu dự đoán hơn về chuyển hóa thuốc, nhiễm độc gan và nghiên cứu bệnh gan.

Các cơ quan gan và các tế bào gan là gì?

Organoid là các cấu trúc đa bào ba chiều có nguồn gốc từ tế bào gốc tóm tắt lại các đặc điểm kiến ​​trúc và chức năng quan trọng của các cơ quan bản địa. Các cơ quan của gan đã chứng tỏ tiềm năng to lớn trong y học tái tạo, mô hình hóa bệnh tật và phương pháp trị liệu cá nhân hóa.

So với các chất hữu cơ có nguồn gốc từ tế bào gốc, các nhân vật siêu nhân tế bào gan nguyên phát đại diện cho một dạng nuôi cấy hình cầu 3D đơn giản hơn và có khả năng tái sản xuất cao. Thay vì yêu cầu các ma trận ngoại bào phức tạp hoặc các quy trình biệt hóa, các tế bào gan nguyên phát mới phân lập sẽ tổng hợp một cách tự nhiên trong điều kiện gắn kết cực thấp để tạo thành các nhân vật đa bào nhỏ gọn trong khi vẫn duy trì các kiểu hình gan thiết yếu.

Cách tiếp cận đơn giản này đã làm cho các nhân vật siêu nhân tế bào gan trở thành một trong những mô hình gan được sử dụng rộng rãi nhất cho nghiên cứu dược phẩm.

Tại sao văn hóa 3D lại vượt trội hơn văn hóa 2D thông thường

Tế bào gan nguyên phát nhanh chóng mất đi kiểu hình biệt hóa khi được nuôi cấy dưới dạng đơn lớp thông thường. Chỉ trong vòng vài ngày, nhiều chức năng cụ thể của gan suy giảm nghiêm trọng, bao gồm: Hoạt động của enzyme Cytochrome P450, Bài tiết Albumin, Chuyển hóa axit mật, Biểu hiện chất vận chuyển thuốc, Phân cực tế bào. Những hạn chế này làm giảm giá trị tiên đoán của nuôi cấy 2D truyền thống đối với các nghiên cứu độc tính lâu dài.

Ngược lại, nuôi cấy hình cầu 3D tái tạo các tương tác tế bào-tế bào quan trọng và kiến ​​trúc vi môi trường được tìm thấy trong mô gan tự nhiên. Các nhân vật anh hùng thu được thể hiện sự liên quan về mặt sinh lý được cải thiện thông qua việc tăng cường giao tiếp tế bào, độ dốc oxy, khuếch tán chất dinh dưỡng và duy trì sự phân cực của gan.

Do đó, các nhân vật siêu nhân tế bào gan nguyên phát duy trì chức năng gan ổn định trong nhiều tuần thay vì vài ngày, khiến chúng đặc biệt có giá trị đối với các nghiên cứu phơi nhiễm thuốc mãn tính.

Ưu điểm của nuôi cấy hình cầu 3D tế bào gan nguyên phát

1. Ổn định chức năng lâu dài

Ưu điểm chính của nuôi cấy tế bào gan nguyên phát 3D là bảo tồn lâu dài các chức năng cụ thể của gan. Bằng cách thúc đẩy các tương tác tế bào - tế bào trên diện rộng và tái tạo môi trường vi mô phù hợp hơn về mặt sinh lý, các nhân vật chính giữ lại các đặc điểm gan quan trọng bị mất nhanh chóng trong môi trường nuôi cấy 2D thông thường. Trong điều kiện tối ưu hóa, các nhân vật siêu nhân tế bào gan nguyên phát duy trì sản xuất albumin ổn định, hoạt động của enzyme CYP450, chuyển hóa Giai đoạn I và Giai đoạn II và biểu hiện vận chuyển thuốc trong hơn 21 ngày. Tuổi thọ chức năng được kéo dài này cho phép các mô hình in vitro có khả năng dự đoán tốt hơn về chuyển hóa thuốc, đánh giá độc tính gan và nghiên cứu bệnh gan mãn tính.

2. Tăng cường sự liên quan về mặt sinh lý

Một trong những ưu điểm chính của nuôi cấy tế bào gan hình cầu 3D là khả năng tái tạo các đặc điểm chính của môi trường vi mô gan tự nhiên. Thông qua các tương tác tế bào-tế bào rộng rãi và sự hình thành kiến ​​trúc ba chiều giống như mô, các nhân vật chính thiết lập các gradient dinh dưỡng và oxy có liên quan đến sinh lý trong khi vẫn duy trì sự phân cực của gan và chức năng tế bào. Kết quả là, các tế bào gan nguyên phát biểu hiện các hoạt động trao đổi chất gần giống với các hoạt động được quan sát trên cơ thể, dẫn đến dự đoán được cải thiện về chuyển hóa thuốc, chức năng gan và tổn thương gan do thuốc (DILI) so với nuôi cấy đơn lớp 2D thông thường.

3. Ứng dụng trong khám phá thuốc và nghiên cứu về gan

Sự liên quan về mặt sinh lý được nâng cao và sự ổn định chức năng lâu dài của các nhân vật siêu nhân tế bào gan nguyên phát đã khiến chúng trở thành những công cụ có giá trị trong một loạt các ứng dụng nghiên cứu y sinh. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu chuyển hóa và dược động học thuốc, đánh giá độc tính trên gan, dự đoán DILI, xét nghiệm cảm ứng và ức chế CYP cũng như thử nghiệm độ ổn định chuyển hóa. Ngoài ra, các nhân vật siêu nhân tế bào gan cung cấp các mô hình in vitro mạnh mẽ để điều tra các bệnh về gan, bao gồm viêm gan nhiễm mỡ không do rượu (NASH), xơ gan và viêm gan siêu vi. Khả năng tóm tắt tốt hơn sinh lý gan tự nhiên của chúng cũng khiến chúng rất phù hợp với y học chính xác, y học tái tạo và các ứng dụng nghiên cứu tịnh tiến tiên tiến khác.

Xây dựng các nhân vật tế bào gan 3D đáng tin cậy

Văn hóa hình cầu 3D thành công phụ thuộc vào ba thành phần thiết yếu:

1. Tế bào gan nguyên phát chất lượng cao

Chất lượng tế bào quyết định trực tiếp hình thái hình cầu, khả năng tồn tại và chức năng lâu dài.

IPHASE cung cấp các tế bào gan sơ cấp được bảo quản lạnh có khả năng sống sót cao từ nhiều loài, bao gồm:

• Tế bào gan nguyên phát ở người
• Tế bào gan khỉ sơ cấp
• Tế bào gan chó sơ cấp
• Tế bào gan nguyên phát của chuột
• Tế bào gan nguyên phát của chuột

Tất cả các tế bào gan đều trải qua quá trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo khả năng sống sót cao, hiệu suất ổn định và khả năng tái tạo theo từng đợt.

2. Phương tiện văn hóa 3D được tối ưu hóa

Môi trường chuyên dụng rất cần thiết cho cả sự hình thành hình cầu và bảo trì lâu dài.

Quy trình làm việc của IPHASE bao gồm:

• Trung bình làm tan tế bào gan
• Môi trường hình thành hình cầu 3D tế bào gan
• Môi trường bảo trì hình cầu 3D tế bào gan

Những môi trường này hỗ trợ quá trình tổng hợp hiệu quả trong khi vẫn bảo tồn chức năng gan trong suốt thời gian nuôi cấy kéo dài.

3. Tấm nuôi cấy có độ bám dính cực thấp

Sự hình thành hình cầu đáng tin cậy đòi hỏi các bình nuôi cấy ngăn chặn sự kết dính của tế bào.

Tấm nuôi cấy IPHASE Ultra-Low Attachment cho phép tế bào gan tự lắp ráp thành các nhân vật đồng nhất mà không cần lớp phủ ma trận ngoại bào, mang lại sự nhất quán tuyệt vời cho quy trình làm việc thông thường trong phòng thí nghiệm.

Xác thực thử nghiệm

Sử dụng tế bào gan nguyên phát của khỉ cynomolgus, IPHASE đã thiết lập thành công các nhân vật gan 3D ổn định trong vòng bảy ngày bằng hệ thống nuôi cấy được tối ưu hóa(Hình 1 & 2).

Hình 1. Các nhân vật anh hùng 3D đại diện được tạo ra từ Tế bào gan khỉ Cynomolgus sơ cấp IPHASE (Lô K0125E069).

Hình 2. Các nhân vật anh hùng 3D đại diện được tạo ra từ Tế bào gan khỉ Cynomolgus sơ cấp IPHASE (Lô K0124E022).

Để xác nhận thêm hiệu suất của Hệ thống nuôi cấy tế bào gan hình cầu sơ cấp IPHASE 3D, các tế bào gan nguyên phát từ nhiều loài được nuôi cấy bằng cách sử dụng cùng một quy trình làm việc được tiêu chuẩn hóa, bao gồm khỉ cynomolgus (Lô K0125E086), chó beagle (Lô B0125H018) và tế bào gan chuột Sprague-Dawley. Sự bài tiết albumin trong dịch nổi nuôi cấy được đo sau 7 ngày nuôi cấy hình cầu như một chỉ số chức năng về hoạt động của gan (Hình 1). Cả ba loài đều hình thành thành công các nhân vật anh hùng ổn định và duy trì việc sản xuất albumin có thể phát hiện được, thể hiện tính mạnh mẽ và khả năng tái tạo của nền tảng nuôi cấy IPHASE 3D trên các mô hình động vật khác nhau.

Để đánh giá tính ổn định chức năng lâu dài của các nhân vật chính, tế bào gan khỉ cynomolgus (Lô K0124E022) đã được nuôi cấy trong tối đa 21 ngày. Sự tiết albumin được đánh giá tại nhiều thời điểm trong suốt thời gian nuôi cấy (Hình 2). Việc sản xuất albumin được duy trì trong quá trình nuôi cấy lâu dài cho thấy hệ thống hình cầu 3D IPHASE bảo tồn hiệu quả các chức năng cụ thể của gan, hỗ trợ ứng dụng của nó trong nghiên cứu độc tính mãn tính, chuyển hóa thuốc và mô hình bệnh gan lâu dài.

Hình 1. Sự tiết albumin của các nhân vật 3D được tạo ra từ tế bào gan nguyên phát của các loài khác nhau sau 7 ngày nuôi cấy.
Hình 2. Sự tiết albumin của tế bào gan nguyên phát của khỉ cynomolgus được nuôi cấy trong 7 và 21 ngày.
Giải pháp hoàn chỉnh IPHASE cho mô hình gan 3D

Để hỗ trợ nhu cầu ngày càng tăng về nuôi cấy tế bào 3D tiên tiến và nghiên cứu Organoid, IPHASE cung cấp quy trình làm việc tích hợp cho nuôi cấy tế bào gan hình cầu, bao gồm:

• Tế bào gan nguyên phát ở người được bảo quản lạnh
• Tế bào gan khỉ sơ cấp
• Tế bào gan chó sơ cấp
• Tế bào gan nguyên phát của chuột
• Tế bào gan nguyên phát của chuột
• Trung bình làm tan tế bào gan
• Môi trường hình thành hình cầu 3D tế bào gan
• Môi trường bảo trì hình cầu 3D tế bào gan
• Tấm nuôi cấy có độ bám dính cực thấp-

Những sản phẩm này cho phép các nhà nghiên cứu thiết lập các mô hình hình cầu gan mạnh mẽ và có thể tái tạo để khám phá thuốc, độc tính, mô hình bệnh và nghiên cứu tịnh tiến.

Kết luận

Khi các cơ quan quản lý ngày càng khuyến khích các chiến lược thử nghiệm liên quan đến con người, Nuôi cấy tế bào gan nguyên phát 3D đang trở thành một nền tảng không thể thiếu cho nghiên cứu về gan hiện đại.

Bằng cách bảo tồn kiểu hình gan, cải thiện mức độ phù hợp về mặt sinh lý và hỗ trợ các nghiên cứu chức năng dài hạn, các nhân vật siêu nhân tế bào gan nguyên phát đã thu hẹp khoảng cách giữa nuôi cấy tế bào thông thường và sinh học in vivo.

Với tế bào gan nguyên phát chất lượng cao, môi trường nuôi cấy được tối ưu hóa và Đĩa nuôi cấy siêu gắn kết thấp chuyên dụng, IPHASE cung cấp cho các nhà nghiên cứu một giải pháp hoàn chỉnh để xây dựng các mô hình gan 3D có khả năng tái tạo, hiệu suất cao giúp đẩy nhanh quá trình phát hiện thuốc và nghiên cứu y sinh.